李四光夫婦不辭辛苦、秘密回到北京以後，時任全國政協副主席的郭沫若來不及吃早飯就趕到火車站迎接了他們；第二天下午，周恩來總理也親自到他們所住宿的飯店與之進行了長談。李四光倍感激動，希望趕快為祖國貢獻自己的力量，雖然此時他已經60歲，但是麵對新中國，他依然顯得神采奕奕。
新中國成立後，李四光擔任了中國科學院副院長、地質部部長和科聯主席，但更多的還是戰鬥在尋找石油的第一線上，因為剛剛成立的新中國亟待他找到寶貴、豐富的石油資源。
擔起了這個任務後，李四光就立馬投入了工作，他對中國地質礦產資源進行了進一步的分析，更加肯定了中國的地表下一定藏有豐富的石油。他分析、解說了中國油氣形成和移聚的基本地質條件和情況，並用科學的論據在第一屆全國人民政治協商會議上提出了自己的看法。
他的這次發言鼓勵了中國地質學界的信心，全國科學家、地質工作者都在他的領導下積極工作，認真分析、找尋。1955年，他們開往第一線，從東北平原開始普查，僅僅幾年內，勘探大隊就找到了幾百個可能的儲油構造。
終於，在他們的不斷努力下，1959年9月25日，從東北傳出佳績——中國石油勘探隊在鬆遼盆地找到了石油。時值新中國十周歲生日，這一喜訊無不鼓舞人心、增添喜慶。
這個油田就是“大慶油田”，一個在當時為新中國帶來無比欣喜的希望油田。接著，李四光又領導勘探隊相繼找到了勝利油田、大港油田、遼河油田、華北油田、中原油田等等幾個石油資源豐富的大油田。
這些油田的開發，使中國原油產量大量增加，而且徹底粉碎了外國人認為中國缺乏石油的錯誤論斷。
1963年底，周恩來總理在第二屆全國人民代表大會第四次會議上欣喜而莊嚴地宣告：中國石油可以基本自給。
走過鬥爭、戰爭，經曆千辛萬苦，終於迎來了新中國，然而麵前卻橫出一個“中國缺少石油、外國對中國油禁”的大難題。內憂外患，幸好中國的李四光回來了，他就如一盞明燈，照亮了新中國的光明大道。
為了救中國，為了使祖國的建設事業快速、有序、持續、健康地進行下去，年過六旬的李四光仍不辭辛苦，領導、指揮中國勘探大隊進行中國石油找尋工作。他們走遍中國的東北、渤海灣、華北、兩湖地區，逐步發現儲油構造，探明大型油田，摘掉了中國貧油的帽子。
這一切令人動容的事跡，都與李四光的愛國紅心緊緊相連，正如他所說的那樣：“我是炎黃子孫，理所當然要把所學的東西全部奉獻給我親愛的祖國”。